JP6417221B2

JP6417221B2 - セメント焼成装置及び可燃性廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JP6417221B2
Application number: JP2015002947A
Authority: JP
Inventors: 淳一寺崎; 上野　直樹; 直樹上野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-01-09
Also published as: JP2016128369A

Description

本発明は、可燃性廃棄物をセメント焼成装置で有効利用しながら処理する技術に関する。

セメント工場では、廃プラスチック破砕品、ＢＯＦ、ＡＳＲ、ＲＰＦ、ＲＤＦ、木屑、廃タイヤ等の様々な可燃性廃棄物をセメント焼成装置に投入してセメント原料、燃料として有効利用しながら処理している。

しかし、セメントキルンの窯前に粒径の大きい廃棄物や燃焼性の低い難燃性廃棄物を投入すると、廃棄物の燃焼効率が低くセメントクリンカの品質に悪影響を及ぼすため、廃棄物の粒径を小さくする前処理が必要となったり、燃焼性が低い熱硬化性・熱可塑性樹脂や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、カーボンファイバー、光ファイバー、及び太陽電池等の難燃性廃棄物を利用することが困難であるという問題があった。

また、セメントキルンの窯尻は燃焼効率が低く不完全燃焼が生じやすいため、窯尻に廃棄物を投入すると後燃え、一酸化炭素の発生、及びダイオキシンや揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有機成分が発生し易く、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら廃棄物を円滑に処理するのが困難となる。

そこで、例えば、特許文献１には、難燃性廃棄物をセメントキルンのバーナ、セメントキルンの窯前・窯尻、又は仮焼炉に供給し、セメント焼成装置において廃熱発電等によって生じた電力を利用して酸素を発生させ、酸素富化燃焼により難燃性廃棄物を効率的に有効利用する方法が記載されている。

特開２００４−１００６７９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法では、酸素富化燃焼により難燃性廃棄物をある程度効率的に燃焼させて燃料等に有効利用することができるものの、単にセメントキルンの窯前・窯尻等に高酸素濃度ガスを供給するだけでは、難燃性廃棄物を含む可燃性廃棄物の燃焼に寄与する高酸素濃度ガスの量が十分ではなく、又は過剰に高酸素濃度ガスを供給する虞があり、改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、高酸素濃度ガスの供給を可燃性廃棄物の燃焼により効果的に用い、難燃性廃棄物を含む可燃性廃棄物をセメント焼成装置でさらに効率的に有効利用することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のセメント焼成装置は、可燃性廃棄物をバーナを介さずにライジングダクト又はセメントキルンの窯尻に供給する供給装置と、該供給装置によって供給された可燃性廃棄物の移動経路に、又は移動経路に沿って高酸素濃度ガスを供給する高酸素濃度ガス供給装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、可燃性廃棄物の移動経路に、又は移動経路に沿って高酸素濃度ガスを供給するため、少量の高酸素濃度ガスによって効率よく可燃性廃棄物を燃焼させることができ、可燃性廃棄物をセメント焼成装置で低コストで効率的に有効利用することができる。

上記セメント焼成装置において、前記可燃性廃棄物を前記高酸素濃度ガスによって搬送した後、前記ライジングダクト又は前記窯尻に供給することができ、可燃性廃棄物をセメント焼成装置に供給した直後から高酸素濃度ガスによって効率よく燃焼させることができる。

また、前記高酸素濃度ガスの酸素濃度を３０容量％以上１００容量％以下とすることができる。

さらに、該セメント焼成装置内の一酸化炭素濃度又は／及び酸素濃度を測定する測定装置と、該測定した一酸化炭素濃度又は／及び酸素濃度に応じて前記ライジングダクト又は前記窯尻に供給する高酸素濃度ガスの酸素濃度又は／及び量を調整する調整装置とを備えることができる。これにより、可燃性廃棄物の燃焼状態を監視しながら効率よく燃焼させることができる。

前記測定装置は、前記セメント焼成装置の仮焼炉の下流側の排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気したガスの一酸化炭素濃度又は／及び酸素濃度を測定することができる。

また、本発明は、可燃性廃棄物の処理方法であって、バーナを介さずにライジングダクト又はセメントキルンの窯尻に供給された可燃性廃棄物の移動経路に、又は移動経路に沿って高酸素濃度ガスを供給することを特徴とする。

本発明によれば、上記発明と同様に、少量の高酸素濃度ガスによって効率よく可燃性廃棄物を燃焼させ、可燃性廃棄物をセメント焼成装置で効率的に有効利用することができる。

以上のように、本発明によれば、高酸素濃度ガスを可燃性廃棄物の燃焼により効果的に用い、難燃性廃棄物を含む可燃性廃棄物をセメント焼成装置でさらに効率的に有効利用することができる。

本発明に係るセメント焼成装置の一実施の形態を示す全体構成図である。本発明に係る可燃性廃棄物の処理方法の実施形態を示す概略図である。本発明に係る可燃性廃棄物の処理方法の実施形態を示す概略図である。本発明に係る可燃性廃棄物の処理方法の実施形態を示す概略図である。

図１は、本発明に係るセメント焼成装置の一実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、セメント原料Ｒを予熱するプレヒータ５と、予熱された原料を仮焼する仮焼炉４と、仮焼された原料を焼成するセメントキルン２と、セメントキルン２で焼成したセメントクリンカを冷却するクリンカークーラ３と、プレヒータ５の排ガスを誘引するファン８等を備える。

プレヒータ５は、４段に配置されたサイクロン５ａ〜５ｄで構成され、原料シュート７から供給されたセメント原料Ｒを予熱する。

仮焼炉４は、仮焼用のバーナ４ａを備えると共に、この仮焼炉４の下流側の排ガス流路に測定装置９を備え、測定装置９によって燃焼ガスの一部を抽気し、抽気したガスのＣＯ濃度、Ｏ₂濃度を測定する。

セメントキルン２は、主バーナ２ａを備え、図２に示すように、セメントキルン２の窯尻２ｃ及びライジングダクト６には、高酸素濃度ガス供給装置（不図示）から酸素濃度が３０％〜１００％の高酸素濃度ガスＧを供給する高酸素濃度ガス供給口２ｄと、可燃性廃棄物の供給装置（不図示）から可燃性廃棄物Ｗを供給する可燃性廃棄物供給口６ａとが設けられる。

次に、上記構成を有するセメント焼成装置１の動作について図１及び図２を参照しながら説明する。

セメント原料Ｒを原料シュート７を介して３段目サイクロン５ｃの出口ダクトに供給し、最上段サイクロン５ｄ、３段目サイクロン５ｃ及び２段目サイクロン５ｂにおいてセメント原料Ｒを予熱する。２段目サイクロン５ｂで予熱したセメント原料Ｒを仮焼炉４に供給してバーナ４ａから吹き込んだ微粉炭等の燃焼熱で仮焼した後、最下段サイクロン５ａ及び原料シュート１０を介してセメントキルン２の窯尻２ｃに供給する。窯尻２ｃに供給したセメント原料Ｒをセメントキルン２において主バーナ２ａから吹き込んだ微粉炭等の燃焼熱で焼成し、生成されたセメントクリンカをクリンカクーラ３に供給して冷却する。

ここで、図２に示すように、ライジングダクト６の可燃性廃棄物供給口６ａから可燃性廃棄物Ｗを供給すると共に、セメントキルン２の高酸素濃度ガス供給口２ｄから高酸素濃度ガスを供給する。可燃性廃棄物Ｗは、廃プラスチック、ＢＯＦ、ＡＳＲ、ＲＰＦ、ＲＤＦ、木屑、廃タイヤ、ゴム屑、吸水性ポリマー、熱硬化性・熱可塑性樹脂、ＦＲＰ、カーボンファイバー、光ファイバー、太陽電池等であり、これらを単独で又は複数同時に供給することができる。

可燃性廃棄物供給口６ａから供給された可燃性廃棄物Ｗの移動経路（矢印付きの実線で示す）に沿って高酸素濃度ガスＧが流れるように（矢印付きの破線で示す）、高酸素濃度ガス供給口２ｄを位置決めすると共に、高酸素濃度ガスＧの供給速度、供給量等を制御する。これら可燃性廃棄物Ｗの移動経路、高酸素濃度ガス供給口２ｄの位置、高酸素濃度ガスＧの供給速度、供給量等については、窯尻２ｃを流れるセメントキルン２の燃焼排ガスの速度等を考慮したシミュレーションや、実機を用いた実験等で把握することができる。

また、測定装置９による抽気ガスのＣＯ濃度又は／及びＯ₂濃度によって可燃性廃棄物Ｗの燃焼状態を把握し、高酸素濃度ガスＧの供給速度、供給量を調整装置（不図示）によって適切に調整することができ、少量の高酸素濃度ガスＧによって効率よく可燃性廃棄物Ｗを燃焼させ、可燃性廃棄物Ｗをセメント焼成装置１で効率的に有効利用することができる。

高酸素濃度ガス供給口２ｄの取付位置として、図２に示す位置に代えて、図３に示すように、可燃性廃棄物供給口６ａの上方に高酸素濃度ガス供給口６ｂを設けることができる。高酸素濃度ガス供給口６ｂから可燃性廃棄物Ｗの移動経路に向けて高酸素濃度ガスＧをライジングダクト６内に供給し、可燃性廃棄物Ｗと同伴して移動させることで、少量の高酸素濃度ガスＧによって効率よく可燃性廃棄物Ｗを燃焼させることができる。

さらに、図４に示すように、可燃性廃棄物供給口６ａに近接して高酸素濃度ガス供給口６ｃを設けることもできる。高酸素濃度ガス供給口６ｃから可燃性廃棄物Ｗの移動経路に向けて高酸素濃度ガスＧをライジングダクト６内に供給し、可燃性廃棄物Ｗとの接触頻度を多くし、少量の高酸素濃度ガスＧによって効率よく可燃性廃棄物Ｗを燃焼させることができる。

以上のように、上記実施の形態では、ライジングダクト６やセメントキルン２の窯尻２ｃに配置した可燃性廃棄物供給口６ａから可燃性廃棄物Ｗを供給し、可燃性廃棄物Ｗの移動経路に沿って、又は可燃性廃棄物Ｗの移動経路に高酸素濃度ガスＧを流したため、少量の高酸素濃度ガスＧによって効率よく可燃性廃棄物Ｗを燃焼させることができ、可燃性廃棄物Ｗをセメント焼成装置１で効率的に有効利用することができる。

尚、可燃性廃棄物Ｗを高酸素濃度ガスによって搬送した後、セメント焼成装置１に供給してもよく、その場合には、可燃性廃棄物Ｗをセメント焼成装置１に供給した直後から高酸素濃度ガスによって効率よく燃焼させることができる。

さらに、可燃性廃棄物Ｗを装置内に供給し、可燃性廃棄物Ｗの移動経路に沿って、又は可燃性廃棄物Ｗの移動経路に高酸素濃度ガスを流す際、高酸素濃度ガスを昇温して供給することで、さらに効率よく燃焼させることができる。例えば、セメント焼成装置内の廃熱と高酸素濃度ガスとで熱交換し昇温する、あるいはクリンカクーラから排出された熱ガスとの熱交換や混合により酸素濃度・温度の調整を行うことができる。

１セメント焼成装置
２セメントキルン
２ａ主バーナ
２ｂ窯前
２ｃ窯尻
２ｄ高酸素濃度ガス供給口
３クリンカクーラ
４仮焼炉
４ａバーナ
５プレヒータ
５ａ最下段サイクロン
５ｂ２段目サイクロン
５ｃ３段目サイクロン
５ｄ最上段サイクロン
６ライジングダクト
６ａ可燃性廃棄物供給口
６ｂ、６ｃ高酸素濃度ガス供給口
７原料シュート
８ファン
９測定装置
Ｇ高酸素濃度ガス
Ｒセメント原料
Ｗ可燃性廃棄物

Claims

可燃性廃棄物をバーナを介さずにライジングダクト又はセメントキルンの窯尻に供給する供給装置と、
該供給装置によって供給された可燃性廃棄物の移動経路に、又は移動経路に沿って高酸素濃度ガスを供給する高酸素濃度ガス供給装置とを備えることを特徴とするセメント焼成装置。
前記可燃性廃棄物を前記高酸素濃度ガスによって搬送した後、前記ライジングダクト又は前記窯尻に供給することを特徴とする請求項１に記載のセメント焼成装置。
前記高酸素濃度ガスの酸素濃度は、３０容量％以上１００容量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント焼成装置。
該セメント焼成装置内の一酸化炭素濃度又は／及び酸素濃度を測定する測定装置と、該測定した一酸化炭素濃度又は／及び酸素濃度に応じて前記ライジングダクト又は前記窯尻に供給する高酸素濃度ガスの酸素濃度又は／及び量を調整する調整装置とを備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のセメント焼成装置。
前記測定装置は、前記セメント焼成装置の仮焼炉の下流側の排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、抽気したガスの一酸化炭素濃度又は／及び酸素濃度を測定することを特徴とする請求項４に記載のセメント焼成装置。
バーナを介さずにライジングダクト又はセメントキルンの窯尻に供給された可燃性廃棄物の移動経路に、又は移動経路に沿って高酸素濃度ガスを供給することを特徴とする可燃性廃棄物の処理方法。